Question

20．氨氣常用作致冷劑及制取銨鹽和氮肥，是一種用途廣泛的化工原料．
（1）下表是當(dāng)反應(yīng)器中按n（N₂）：n（H₂）=1：3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，混合物中NH₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的變化曲線．

①曲線a對(duì)應(yīng)的溫度是200℃．
②關(guān)于工業(yè)合成氨的反應(yīng)，下列敘述正確的是AC（填字母）．
A．及時(shí)分離出NH₃可以提高H₂的平衡轉(zhuǎn)化率
B．加催化劑能加快反應(yīng)速率且提高H₂的平衡轉(zhuǎn)化率
C．上圖中M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K（M）=K（Q）＞K（N）
③M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的H₂轉(zhuǎn)化率是75%．
（2）工業(yè)制硫酸的尾氣中含較多的SO₂，為防止污染空氣，回收利用SO₂，工業(yè)上常用氨水吸收SO₂．
①當(dāng)氨水中所含氨的物質(zhì)的量3mol，吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8L SO₂時(shí)，溶液中的溶質(zhì)為（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃．
②NH₄HSO₃溶液顯酸性．用氨水吸收SO₂，當(dāng)吸收液顯中性時(shí)，溶液中離子濃度關(guān)系正確的是
ab（填字母）．
a．c（NH₄⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）            
b．c（NH₄⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-）
c．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
（3）2000年希臘化學(xué)家斯佳在《科學(xué)》雜志上公布了他的新發(fā)明在常壓下把氫氣與氮?dú)馔ㄈ胍患訜岬?70℃的電解池中生成氨氣，轉(zhuǎn)化率高于哈伯法的五倍，達(dá)到80%．該電解池采用了能傳導(dǎo)某種離子（ H⁺、Li⁺、F^-、O^2- ）的固體復(fù)合氧化物為電解質(zhì)（簡(jiǎn)稱SCY），吸附在SCY內(nèi)外側(cè)表面的金屬鈀多孔多晶薄膜為電極．寫出上述電解池的陰極和陽極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式，
陰極：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃；陽極：3H₂-6e^-═6H⁺，總反應(yīng)方程式：N₂+3H₂=2NH₃．

Answer 1

分析 （1）①合成氨反應(yīng)放熱，溫度越低氨氣的百分含量越高；
②A、減小生成物濃度平衡正向移動(dòng)；B、催化劑不影響平衡移動(dòng)；C、K只受溫度影響，該反應(yīng)溫度升高時(shí)K值減��；
③利用α（H₂）=$\frac{n（轉(zhuǎn)化）}{n（起始）}$ 求算；
（2）①氨的物質(zhì)的量為3mol，吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8L SO₂時(shí)．N原子3mol，S原子2mol，據(jù)原子守恒，在（NH₄）₂SO₃中，其原子個(gè)數(shù)比N：S=2：1，在中，NH₄HSO₃，其原子個(gè)數(shù)比N：S=1：1，據(jù)此分析；
②利用電荷守恒原理解答；
（3）在電解池中，陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)．

解答 解：（1）①合成氨反應(yīng)放熱，溫度越低氨氣的百分含量越高，所以，曲線a對(duì)應(yīng)的溫度是200℃，
故答案為：200℃；
②A、減小生成物濃度平衡正向移動(dòng)，及時(shí)分離出NH₃可以提高H₂的平衡轉(zhuǎn)化率，故A正確；
B、催化劑不影響平衡移動(dòng)，加催化劑能加快反應(yīng)速率但不能提高H₂的平衡轉(zhuǎn)化率，故B錯(cuò)誤；
C、K只受溫度影響，該反應(yīng)溫度升高時(shí)K值減小，b是400℃，c是600℃，上圖中M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K（M）=K（Q）＞K（N），故C正確；
故答案為：AC；
③3N₂（g）+3H₂（g）  2NH₃（g）
反應(yīng)前（mol）  1       3                 0
反應(yīng)了（mol）  x       3x               2x
平衡時(shí)（mol） 1-x     3-3x              2x
據(jù)題意M點(diǎn)時(shí)：$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$=60%
              x=$\frac{3}{4}$，
則氫氣的轉(zhuǎn)化率為$\frac{3×\frac{3}{4}}{3}$×100%=75%，
故答案為：75%；
（2）①氨的物質(zhì)的量為3mol，吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8L SO₂時(shí)．N原子3mol，S原子2mol，據(jù)原子守恒，在（NH₄）₂SO₃中，其原子個(gè)數(shù)比N：S=2：1，在中，NH₄HSO₃，其原子個(gè)數(shù)比N：S=1：1，所以，生成物有（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃，
故答案為：（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃；
②據(jù)電荷守恒有：c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），溶液顯中性，則，c（H⁺）=c（OH^-），故a正確，b正確，c錯(cuò)誤，
故答案為：ab；
（3）氫和氮在電極上合成了氨的電解池中，陽極是氫氣發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即H₂-2e^-═H₂↑，陰極是氮?dú)獍l(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即N₂+6e^-+6H⁺═2NH₃，故答案為：N₂+6e^-+6H⁺═2NH₃；3H₂-6e^-═6H⁺；N₂+3H₂=2NH₃．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道化學(xué)和工業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系的題目，要求學(xué)生熟記工業(yè)合成氨的設(shè)備以及原料的選擇來源方面的知識(shí)，難度較大．